estructura metalica
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CALCULO DE TECHOS DE ESTRUCTURAS METALICAS
Dimensiones:
3mmn4mmm
-
1.- Fuerzas sobre un techo:
= + + + +Ptot Pv Pet Psc Pvig Pt i j
Donde:
= Ptot Fuerza Total
= Pv Fuerza del v iento
= Pet Fuerza del peso del etern i t
= Psc Fuerza de sobrecarga
=Pvig Fuerza del peso de las viguetas
= Pt i j Fuerza del peso de los t i jera les
1.1.- Fuerza del Viento:
Para nuestro caso tenemos una estructura inclinada la cual forma un ngulo con la direccin del viento, entonces:
= w C q sen donde w: carga sobre la superficie inclinada
C: coeficiente de construccin = 1.2
q: Presin dinmica del viento a mas de 8 m = 80 Kg-f/m2
= W w A donde W: Carga por unidad de superficie
= Fv W cos donde Fv= Fuerza vertical
= Fx W sen donde Fx= Fuerza vertical
-
Calculando tenemos:
w = C q sen () = 1.2(80) sen(13.5) = 22.41 Kg/m2
W = w A = 22.41 (771.2) = 178281 Kg
Fv = W cos () = 178281 cos (13.5) = 16802 Kg
Fx = W sen () = 178281 sen (13.5) = 4030 Kg
1.2.- Fuerza del Peso del Eternit:
Peso del Eternit = 21.5 Kg
Numero de planchas de eternit:
Na = (Ancho total a techar/Longitud til del eternit) = (25/1.64) = 16
N1 = (Largo total a techar/Ancho til del eternit) = (60/0.875) = 69
Numero total de planchas de eternit es = 15 * 69 = 1040 aprox
Peso total del Eternit = 22360 Kg
1.3.- Fuerza de Sobrecarga:
Se suele a usar segn nuestras dimensiones de nuestra estructura una sobrecarga de 10 Kg/m2 por metro cuadrado de rea de planta aproximadamente:
Psc = 10 Kg/m2 (1500 m2) = 15000 Kg
1.4.- Fuerza del Peso de las Viguetas:
Se asume un perfil determinado de vigueta y se busca su peso por unidad de longitud:
-
Perfil Asumido: 2L 3 x 3 x 3/16
Peso por unidad de longitud = 6 kg/m
Total de Viguetas = 18 x 12 = 216 viguetas
Peso Total de las Viguetas = 18 x (60m) x (6kg/m) = 6480 kg
Peso de la vigueta por m2 = 4.25 Kg/m2
1.4.- Fuerza del Peso del Tijeral:
Se asume un perfil determinado para el tijeral y se busca su peso por unidad de longitud:
Perfil Asumido: 2L 2.5 x 2.5 x 1/4
Los tijerales extremos soportaran un carga F y los tijerales intermedios soportaran 2 F
Los cuales soportan una carga por metro cuadrado: 39.2 Kg/m2
Numero de tijerales (Ntij) = 13 tijerales
F =(39.2 x 1542)/ 2*(13 -1) = 2505 Kg
2 F = 5010 Kg (Carga total del Tijeral Intermedio)
Ahora se reparte la fuerza sobre cada nudo del tijeral, considerando que sobre los nudos extremos acta una fuerza Fn y sobre los nudos intermedios acta una fuerza de 2 Fn.
Nn = Numero de nudos = 16
= ( - )= = Fn 2F2 Nn 1 501030 167 Kg Fn =167 Kg y 2 Fn = 334 Kg
Fuerza Vertical Total sobre el Techo:
= Fv 16802 Kg
= Fet 22360 Kg
= Fsc 15000 Kg = Ftot 65650 Kg
= Fvig 6480 Kg = Ftot 644 046 N
=Ft i j 5010Kg
1.5.- Fuerza Horizontal Total sobre el Techo:
Fuerza Horizontal producida por el viento es:
-
= Fx 4030 Kg = Fx 39 534 N
Ahora se reparte la fuerza sobre cada nudo del tijeral, considerando que sobre los nudos extremos acta una fuerza V y sobre los nudos intermedios acta una fuerza de 2 V.
Carga Total de viento horizontal = 4030 kg
Carga de viento por tijeral = 310 kg
Entonces: 16 V = 310 V = 19.4 kg (Nudo Exterior )
2V = 38.8 kg (Nudos Intermedios)
2.- Cargas o Fuerzas de la Estructura Metlica:
2.1.-Carga Muerta:
Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques y otros elementos soportados por la edificacin, incluyendo su peso propio, que sean permanentes o con una variacin en su magnitud, pequea en el tiempo.
Fuerza del Peso del Tijeral = =Ftij 5010Kg
Fuerza del Peso del Eternit = = Fet 22360 Kg Carga Muerta = 33850 kg
Fuerza del Peso de las Viguetas = = Fvig 6480 Kg
2.2.-Carga Viva:
Es el peso de todos los ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros elementos movibles soportados por la edificacin.
Fuerza del Viento = = Fv 16802 Kg
Fuerza de Sobrecarga = = Fsc 15000 Kg Carga Viva = 31802 kg
-
3.- Tabla de Fuerzas en el Techo (Tijeral):
BARRA FUERZA(N)
IV 16949.71 N
JK -76579.3 N
JV -2749.20 N
VW 82538.98 N
VK -13806.90 N
KL -92590.0 N
KW 13283.82 N
LM -92743.49N
LW -3277.98 N
MW -9756.22 N
WY 97372.05 N
MN -106236.02 N
MY 8707.47 N
NO -106294.5 N
-
NY -3318.64 N
YZ 107600.95 N
OY -4014.04 N
OP -102919.27 N
OZ -8064.10 N
PQ -95963.37 N
PZ 3637.49 N
QZ 92218.14 N
a) Fuerzas Verticales:
BARRA FUERZA(N)
AB -94063.58 N
AR 93430.75 N
BR 178.31 N
BC -101460.09 N
CR -7761.88 N
RS 108674.8 N
CD -105539.48 N
CS -4226.84 N
DS -3423.79 N
ST 9728.48 N
SE 8993.14 N
DE -105655.40 N
TU 82959.09 N
FT -3375.53
ET -10044.32 N
EF -91971.0 N
TG 13545.2 N
-
FG -92248.76 N
GH -76243.77 N
GU -14076.84 N
HI -76416.93
HU -2844.46 N
IU 17698.47 N
UV 66529.05 N
IJ -76421.30 N
-
b) Fuerza Horizontal del Viento de Izquierda a Derecha:
BARRA
FUERZA(N)
AB
-306.67 N
AR
-920.74 N
BR
0 N
BC
-306.67N
CR
-
0 N
RS
-920.74 N
CD
0 N
CS
-306.67 N
DS
-920.74 N
ST
0 N
SE
-306.67N
DE
-
0 N
TU
-920.74 N
FT
0 N
ET
-306.67 N
EF
-920.74 N
TG
0 N
FG
-306.67N
GH
0 N
-
GU
-920.74 N
HI
0 N
HU
-306.67 N
IU
-920.74 N
UV
565.49 N
IJ
649.58 N
BARRA FUERZA(N)
IV -144.07 N
JK 650.92 N
JV -23.37 N
VW 701.58 N
-
VK 117.26 N
KL -787.02 N
KW 112.91 N
LM 788.31 N
LW -27.86 N
MW 82.93 N
WY 827.66 N
MN -903.0 N
MY 74.01 N
NO 903.450 N
NY -282.05 N
YZ 914.61 N
OY -34.12 N
OP 874.82 N
OZ -68.55 N
PQ -815.69 N
PZ 306.92 N
QZ 920.74 N
-
b) Fuerza Horizontal del Viento de Derecha a Izquierda:
BARRA
FUERZA(N)
AB
306.67 N
AR
920.74 N
-
BR
-65.16 N
BC
812.41N
CR
105.97 N
RS
920.74 N
CD
829.09 N
CS
85.93 N
DS
79.10 N
-
ST
-32.69N
SE
26.44 N
DE
838.08 N
TU
-605.15 N
FT
58.69 N
ET
35.38 N
EF
-631.75 N
TG
-
75.13 N
FG
704.11 N
GH
608.07 N
GU
-79.65 N
HI
609.54 N
HU
205.18 N
IU
190.44 N
UV
-
306.67 N
IJ
0 N
BARRA FUERZA(N)
IV -306.67 N
JK 0 N
JV -306.67 N
VW 0 N
VK 306.67 N
KL 0 N
KW -306.67 N
LM 0 N
LW -306.67 N
MW 0 N
WY 306.67 N
MN 0 N
MY -306.67 N
NO 0 N
NY -306.67 N
YZ 0 N
OY 306.67 N
OP 0 N
OZ -306.67 N
PQ 0 N
PZ -306.67 N
QZ 306.67 N
-
c) Fuerzas Vertical mas Fuerza del Viento de Derecha a Izquierda:
-
BARRA
FUERZA(N)
AB
-9263.58 N
AR
93330.75 N
BR
246.31 N
BC
-101360.09 N
CR
-7661.88 N
RS
108574.8 N
CD
-
-105439.48 N
CS
-4126.84 N
DS
-3323.79 N
ST
9628.48 N
SE
8993.14 N
DE
-105655.40 N
TU
82959.09 N
FT
-3275.53
-
ET
-10044.32 N
EF
-91071.0 N
TG
13445.2 N
FG
-92148.76 N
GH
-76243.77 N
GU
-14076.84 N
HI
-76316.93
-
HU
-2744.46 N
IU
17398.47 N
UV
66429.05 N
IJ
-76321.30 N
-
BARRA
IV
JK
JV
VW
VK
KL
KW
LM
LW
MW
WY
MN
MY
NO
NY
YZ
OY
OP
OZ
PQ
PZ
QZ
Reaccin Ay
Reaccin Ax
Reaccin Qy
FUERZA(N)
-
d) Fuerzas Vertical mas Fuerza del
-
Viento de Izquierda a Derecha:
BARRA
AB -94163.58 N
AR 93530.75 N
BR 278.31 N
BC -101560.09 N
CR -7861.88 N
RS 108774.8 N
CD -105639.48 N
CS -4326.84 N
DS -3523.79 N
ST 9828.48 N
SE 9093.14 N
DE -105755.40 N
TU 83059.09 N
FT -3475.53
ET -10144.32 N
EF -92071.0 N
TG 13645.2 N
FG -92348.76 N
GH -76343.77 N
GU -14176.84 N
HI -76516.93
HU -2944.46 N
IU 17598.47 N
UV 66629.05 N
-
IJ -76521.30 N
BARRA FUERZA(N)
IV 17049.71 N
JK -76779.3 N
JV -2849.20 N
VW 82638.98 N
VK -13906.90 N
KL -92690.0 N
KW 13383.82 N
LM -92843.49N
LW -3377.98 N
MW -9856.22 N
WY 97472.05 N
MN -106336.02 N
MY 8807.47 N
NO -106394.5 N
NY -3418.64 N
YZ 107700.95 N
OY -4114.04 N
OP -103019.27 N
OZ -8164.10 N
PQ -96063.37 N
PZ 3737.49 N
QZ 92218.14 N
Reaccin Ay -30049.18 N
Reaccin Ax -30453.4 N
Reaccin Qy 3165 N
-
Como vemos en el caso d encontramos las barras mas criticas, donde tomaremos las de mayor magnitud a traccin i compresin.
-
4.- Barras Crticas:
4.1.-Para Barras del Cordn Superior e Inferior (Barras de color rojo):
Barra RS = 108 774.8 N a Traccin
Barra NO = - 106394.4 N a Compresin
4.2.-Para Barras Montantes (Barras de color azul):
Barra DS = - 3 523.79 N a Compresin
4.3.-Para Barras Diagonales (Barras de color verde):
Barra IU = 17 598.47 N a Traccin
Barra GU = - 14 276.84 N a Compresin
5.- Calculo de Traccin y Pandeo de las Barras Crticas:
Material Acero ASM A36
Nsf = 1.4 (Factor de Seguridad)
Sy = 36 lb/pulg2
E = 29 000 lb/pulg2
a) Cordn Superior e Inferior:
Perfil asumido 2L 2.5 x 2.5 x
Datos: A0 = 1.19 pulg2
Io = 0.703 pulg 4
x = y = 0.717 pulg
Traccin:
RS= 108774.8 N = 24393.94 lb = Pt LRS=3.125 m
-
= /adm 36 x103 lb pulg2
= = / . = . /falla admNsf 36 x 103 lb pulg2 1 4 35714 28 lb pulg2
= = = . . = . falla PtAnec Anec Pt falla 24 393 9425714 28 0 95 pulg2
Entonces: >Aperfil Anec No habra falla por tracci n
Pandeo: (Barras articuladas en ambos extremos =LE L)
NO = - 106 394.4 N = 23 860.11 lb = Pt LNO = 1.607 m = 63.27 pulg = LE
Eje xx:
= = . = . Ixx 2Io 20 703 1 406 pulg4
= = . . = . K IxxAT 1 4062 38 0 769 pulg
= = . . = .xx LEK 63 270 769 82 28
= = =0 2 2ESy 2 229000x10336x103 126
Como Padm PT No habra falla por pandeo en el eje xx
Eje yy:
= + = . + . ( + . ) = . Ixx 2Io Ad2 20 703 1 19 18 0 717 2 3 093 pulg4
-
= = . . = . K IyyAT 3 0932 38 1 14 pulg
= = . . = .yy LEK 63 271 14 55 5
= =0 2 2ESy 126
Como Padm PT No habra falla por pandeo en el eje yy
b) Montantes:
Perfil asumido L 2. x 2. X 3/16
Datos: A0 = 0.715 pulg2
Io = 0.272 pulg 4
x = y = 0.569 pulg
Pandeo: (Barras articuladas en ambos extremos =LE L)
DS = - 3 523.79 N = 791.05 lb = Pt LDS = 1.125 m = 44.29 pulg = LE
-
Eje xx:
= = . Ixx Io 0 272 pulg4
= = . . = . K IxxAT 0 2720 715 0 617 pulg
= = . . = .xx LEK 44 290 617 71 78
= = =0 2 2ESy 2 229000x10336x103 126
Como Padm PT No habra falla por pandeo en el eje xx
Eje yy:
= =I0 Ixx Iyy
-
Entonces =xx yy > Padm PT No habra falla por pandeo en el eje yy
c) Diagonales:
Perfil asumido L 2. x 2. X 3/16
Datos: A0 = 0.715 pulg2
Io = 0.272 pulg 4
x = y = 0.569 pulg
Traccin:
IU= 17 598.47N = 3 950.68 lb = Pt LRS=3.383 m
= /adm 36 x103 lb pulg2
= = / . = . /falla admNsf 36 x 103 lb pulg2 1 4 35714 28 lb pulg2
= = = . . = . falla PtAnec Anec Pt falla 3 950 6825714 28 0 16 pulg2
Entonces: >Aperfil Anec No habra falla por tracci n
Pandeo: (Barras articuladas en ambos extremos =LE L)
GU = - 14 276.84 N = 3 205 lb = Pt LDS = 2.739 m = 107.83 pulg = LE
-
Eje xx:
= = . Ixx Io 0 272 pulg4
= = . . = . K IxxAT 0 2720 715 0 617 pulg
= = . . = .xx LEK 107 830 617 174 76
= = =0 2 2ESy 2 229000x10336x103 126
Como >xx 0 entonces utilizamos la Ecuacin de Euler:
= = ( ) . = . /y 2E 2 2 29000x103 174 762 9 371 6 lb pulg2
= = . = . Pk KA 9 371 60715 6 700 7 lb
= = . . = . = . Padm PkNsf 6700 71 4 4 786 21 lb 21 320 39 N
Como > Padm PT No habra falla por pandeo en el eje xx
Eje yy:
= =I0 Ixx Iyy
Entonces =xx yy > Padm PT No habra falla por pandeo en el eje yy
-
6) Planos:
-
8) Anexos: